זריקות תוך פמורליות מאפשרות קליטה של מספר קטן של תאי גזע ותאי אב המטופויטיים (HSPCs), על ידי הצבת התאים ישירות בחלל מח העצם. כאן אנו מתארים פרוטוקול ניסיוני של הזרקה תוך-פמורלית של HSPCs אנושיים לעכברים מדוכאי חיסון.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
זריקות תוך פמורליות מאפשרות קליטה של מספר קטן של תאי גזע ותאי אב המטופויטיים (HSPCs), על ידי הצבת התאים ישירות בחלל מח העצם. כאן אנו מתארים פרוטוקול ניסיוני של הזרקה תוך-פמורלית של HSPCs אנושיים לעכברים מדוכאי חיסון.
תאי גזע המטופויטיים (HSCs) מוגדרים על ידי יכולתם לייצר את כל סוגי תאי הדם לכל החיים. זה נבדק כירורגית על ידי השתלת אוכלוסיות תאים המכילות HSCs בעכברים סינגניים או מדוכאי חיסון. הגודל וההרכב הרב-שושלתי של השתל נמדדים לאחר מכן לאורך זמן, בדרך כלל על ידי ציטומטריית זרימה. באופן קלאסי, אוכלוסייה המכילה HSCs מוזרקת למחזור הדם של החיה, ולאחר מכן HSCs ביתם מח העצם, שם הם שוכנים ומתחילים בייצור הדם. לחלופין, HSCs ו / או תאי אב (HSPCs) ניתן למקם ישירות בחלל מח העצם.
מאמר זה מתאר פרוטוקול להזרקה תוך-פמורלית של HSPCs אנושיים לעכברים מדוכאי חיסון. בקיצור, עכברים מותנים מראש מורדמים, וחור קטן נקדח דרך הברך לתוך עצם הירך באמצעות מחט. באמצעות מחט אינסולין קטנה יותר, התאים מוזרקים ישירות לתוך אותו צינור שנוצר על ידי המחט הראשונה. שיטה זו של השתלה יכולה להיות מיושמת בעיצובים ניסיוניים מגוונים, תוך שימוש בתאי עכבר או בני אדם כתאי תורם. זה כבר בשימוש נרחב ביותר עבור xenotransplantation, כי בהקשר זה, הוא נחשב לספק קליטה משופרת על פני זריקות תוך ורידי, ובכך לשפר את הכוח הסטטיסטי ולהפחית את מספר העכברים לשימוש.
הדם יש אחד שיעורי התחדשות הגבוהים ביותר בגוף האדם, לייצר 1 × 1012 תאים ליום במוח העצם האנושי הבוגר1. תאי גזע המטופויטיים (HSC) מבטיחים ייצור דם לאורך תוחלת החיים בתהליך של המטופויזיס ומוגדרים על ידי יכולתם לייצר את כל סוגי תאי הדם (מולטיפוטנציאל) תוך שמירה על עצמם (התחדשות עצמית). מבחינה היסטורית, תקן הזהב לבדיקת תפקודו של HSC הסתמך תמיד על השתלות, ובחן את יכולתה של אוכלוסיית התורמים לשחזר את כל שושלות הדם של עכבר לטווח ארוך (המוגדר בדרך כלל כמינימום של 20 שבועות)2. גוף גדול של עבודה פונקציונלית המתפרשת על פני כמה עשורים הוכיח כי תא HSC הוא הטרוגני הן בתפוקת השושלת והן בבנייה מחדש לטווח ארוך. ארגז הכלים לחקר המטופויזיס התרחב במידה ניכרת במהלך השנים, עם טכניקות חדשות רבות, כולל בדיקות פונקציונליות של תאים בודדים במבחנה , גישות של אומיקה של תא בודד ומעקב אחר שושלת3. האחרונים הוכיחו באופן חד משמעי כי התרומות של HSC ואבות רב-פוטנטיים שונות במידה רבה בהמטופויזיס הילידי ותחת הלחץ המוטל על ידי השתלה. כל הטכניקות הללו משלימות את מבחני ההשתלה, שנותרו חשובים להערכת יכולת האכלוס מחדש לטווח ארוך של HSC. בהקשר של המחקר של hematopoiesis האדם, xenotransplantation מספק את השיטה היחידה להעריך באופן ניסיוני התחדשות עצמית בסביבה אורגניזם שלם.
השתלת קסנו של HSCs מבוצעת בדרך כלל באמצעות הזרקה תוך ורידית של תאים לעכברים מדוכאי חיסון. עם זאת, HSCs הם נדירים4 והגישה לדגימות אנושיות המכילות HSCs מוגבלת. בשנת 2003, הקבוצה של ג'ון דיק התאימה פרוטוקול לשאיפת מח עצם והזרקה תוך נשית של עכברי סוכרת/כשל חיסוני משולב חמור (NOD-SCID) שאינם שמנים, עם תאי דם טבורי (CB) לין-CD34+ (CB)5. למיטב ידיעתנו, לא דווח על השוואה רשמית בין זריקות תוך ורידי לעומת זריקות תוך פמורליות בתוצאות השתלות ארוכות טווח וסדרתיות. עם זאת, בהשוואה ישירה לזריקות תוך ורידי, זריקות תוך פמורליות מספקות גודל השתל גדול יותר עם אותו מספר תאים מושתלים6, לפחות בטווח הקצר. בנוסף, ניתן לזהות השתלה עם הרבה פחות תאי גזע ותאי אב המטופויטיים (HSPCs) מושתלים. הסברה היא שהסיבה לכך היא שהעברה תוך-פמורלית עוקפת את הצורך ב-HSCs כדי לאכלס את מח העצם, שבהקשר של קסנוגרפט הוא מגביל בשל היעדר תגובתיות בין מינים עבור מספר קולטנים וציטוקינים. באמצעות שימוש בזריקות תוך פמורליות, נוטע ועמיתיו היו הראשונים להשתילHSCs 7 אנושיים יחידים, אם כי יש לקחת שיקולים נוספים, כפי שמתואר בשיטותיהם. למסירה תוך-פמורלית של HSPCs יש גם מגבלות. ההזרקה עצמה משבשת והורסת חלק ממח העצם, ולכן אינה מצוינת למחקרים על ההצלבה בין HSCs לבין מיקרו-סביבת מח העצם שלהם. בנוסף, מספר התאים המרבי מוגבל על ידי נפח חלל העצם וזה עשוי להיות מעט מדי עבור יישומים מסוימים. כמו בכל טכניקה, יש לשקול את יישומה בניסוי ספציפי בהתבסס על היתרונות/חסרונות והשאלה הנשאלה. בהקשר של השתלת קסנו, אם מטרת הניסוי היא לבחון קליטה של מספר נמוך של HSPCs אנושיים ללא הערכה של מיקרו-סביבה, מתן תוך פמורלי בדרך כלל עדיף על הזרקה תוך ורידית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל המחקרים בבעלי חיים המוצגים כאן עומדים בתקנות התיקון לחוק בעלי חיים (הליכים מדעיים) 1986 2012 ובוצעו לאחר בדיקה אתית ואישור על ידי הגוף לרווחת בעלי חיים וסקירה אתית של אוניברסיטת קיימברידג '(AWERB). נקבה מהנהנת. עכברי Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG), בגילאי 12 עד 16 שבועות (~21-30 גרם), שגודלו בבית והוחזקו במתקן בעלי חיים ספציפי ללא פתוגנים, שימשו לזריקות תוך עצם הירך. דגימות CB ללא זיהוי נאספו מתורמים בריאים לאחר הסכמה מדעת של ביובנק הדם ותאי הגזע של קיימברידג '(CBSB) בהתאם לנהלים מוסדרים שאושרו על ידי ועדת האתיקה המקומית של המחקר בקמברידג'שייר (18/EE/0199).
1. הכנת העכבר
2. הכנת תאים
הערה: עבור זריקות אלה, ניתן להשתמש בתאים מדגימות טריות או קפואות. ניתן למיין תת-אוכלוסיות ספציפיות של תאים לפי ציטומטריית זרימה. לחלופין, ניתן לגדל תאים בתרבית בתנאים הרצויים לפני ההשתלה. עבור הניסויים המוצגים, אנו משתמשים בתאי CB CD34+ קפואים.
3. הכנה להזרקה תוך פמורלית במתקן בעלי חיים
4. הזרקת intrafemoral
5. טיפול לאחר הזרקה
6. ניתוח הנתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ניתן להעריך את קליטת התאים המוזרקים תוך פמורלית בכל נקודת זמן מ -24 שעות ואילך בהתאם לתכנון הניסוי. בנקודת הזמן הסופית, ניתן לאסוף IF, BM, PB וטחול. אלה ניתנים לעיבוד, והערכת רמת הקליטה באמצעות ציטומטריית זרימה. כדי לקרוא לאחיזה אנושית אפילו ברמות נמוכות, הכתמנו בשני נוגדנים שונים כנגד CD45 אנושי (שיבוט HI30 ושיבוט 2D1). רק תאים חיוביים לשני הנוגדנים (CD45++) נחשבו ממוצא אנושי. סף הקליטה נקבע באופן הבא: (% CD45++ + % GlyA+) ≥ 0.01% ומינימום של 30 תאים שנרשמו בשני השערים (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
זריקות תוך פמורליות הן כלי שימושי בהשתלת קסנו כאשר רק מספר קטן של HSPCs זמינים, ומספקים קליטה משופרת בהשוואה לזריקות תוך ורידי. עם זאת, הטכניקה דורשת מיומנות ואימון. בעת התרגול נמליץ להשתמש בגופות טריות בטווח המשקל הנכון (ראו בהמשך) ולהזריק צבע צבעוני (כגון כחול טריפאן) כך שבעת הדיסקציה יהיה ברור אם הזריקה נכנסה לעצם הירך והוגבלה אליה (אין לראות צבע בשרירים). עבור הליך זה, ישנם שני שלבים קריטיים: מיקום ותחושה של החדרה נכונה של המחט השנייה בצינור. עבור מיקום, למרות שיטה מומלצת כאן, זה תלו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים.
המחברים מודים לקבוצה של ד"ר ג'ון דיק על עבודה קודמת על שיטה זו, ומוניקה דודנס על ההכשרה. אנו אסירי תודה לביובנק הדם ותאי הגזע של קיימברידג' (CBSB), במיוחד לד"ר ג'ואנה בקסטר ולצוות האחיות של CBSB שהסכימו ואספו דגימות דם טבורי; תורמי המדגם שלנו; השירות הביו-רפואי של האוניברסיטה, במיוחד ניקולס לאמלי והצוות בבניין אן מקלארן לתחזוקת זני העכברים שלנו ולתמיכה בניסויי in vivo שלנו; שאזמין בשיר לעריכת כתב היד.
E.L. ממומן על ידי מלגת סר הנרי דייל הממומנת במשותף על ידי קרן Wellcome והחברה המלכותית (107630/Z/15/A). L.M. נתמכת על ידי Sofinter - HR Welfare Program. מחקר זה מומן במלואו או בחלקו על ידי Wellcome Trust (203151/Z/16/Z, 203151/A/16/Z, 215116/Z/18/Z) והמועצה למחקר רפואי UKRI (MC_PC_17230). לצורך גישה פתוחה, המחבר החיל רישיון זכויות יוצרים ציבורי CC BY לכל גרסה של כתב היד המקובל על המחבר הנובעת מהגשה זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מזרק אינסולין 0.5 מ"ל עם 29 גרם x 12.7 מ"מ מחט | BD | 324892 | |
| מזרק אינסולין 1 מ"ל עם 29 גרם x 0.5 אינץ' מחט | BD | 324827 | |
| צינור 1.5 מ"ל | פישרברנד | 509-GRD-PFB | |
| 3 מ"ל | HENKE SASS WOLF GMBH | 4020.000V0 | |
| 5 מ"ל מבחנה פוליסטירן תחתון עגול עם מכסה מסננת תאים 12 x 75 מ"מ | פלקון | 352235 צינור FACS | |
| 5 מ"ל מבחנה פוליסטירן תחתון עגול עם מכסה הצמד 12 x 75 מ"מ | פלקון | 352058 | צינור FACS |
| 27 גרם מחט 1/2 אינץ' | BD | ||
| 40 ומיקרו; מסננת תא m לצינור 50 מ"ל | גריינר ביו-אחד | 542040 | |
| 50 מ"ל צינור | Sarstedt בע"מ | 62.547.254 | |
| 96 היטב צלחת תחתונה עגולה | ספוגית אלכוהול Falcon | 351177 | |
| VITREX MEDICAL A/S | |||
| BD LSR Fortessa X-20 מנתח תאים | ציטומטר זרימת | ||
| Buphrenorphine | Animalcare | XVD190 | |
| CD14 / PECy7 (Clone M5E2) | biolegend | 301814 | בשימוש ב 1 ל 1000 |
| CD19 / Alexa 700 (Clone HIB19) | biolegend | 302226 | בשימוש ב 1 ל 300 |
| CD19 / FITC (Clone HIB19) | biolegend | 302206 | בשימוש ב 1 ל 200 |
| CD3 / APCCy7 ( Clone HIT3a) | biolegend | 300318 | בשימוש ב-1 ל-100 |
| CD33/APC (Clone P67.6)BD | 345800 | בשימוש ב-1 ל-200 | |
| CD45/BV510 (Clone HI30) | biolegend | 304036 | בשימוש ב-1 ל-500 |
| CD45/PECy5 (Clone 2D1) | biolegend | 368526 | בשימוש ב-1 ל-300 |
| CompBeads Anti-Mouse Ig, κ/Negative Control Compensation Particles Set | BD | ||
| Dnase 1 | Worthington Biochemical | LS002139 | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | PAN-Biotech | P40-37500 | |
| גליקופורין A (GlyA)/PE (Clone GA-R2) | BD | 340947 | בשימוש ב-1 ל-1000 |
| Iscove Modified Dulbecco Media (IMDM) | PAN-Biotech | P04-20250 | |
| איזופלורן (IsoFlo 100% w/w אדי שאיפה, נוזל) | זוטיס | 115095 | |
| מיקרובט 300 ליתיום הפרין LH, 300 ומיקרו; L | Sarstedt Ltd | 20.1309 | צינור איסוף דם עכבר |
| NOD. Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) עכברים | צ'ארלס ריבר | ||
| פנקול אנושי, צפיפות: 1.077 גרם/מ"ל | PAN-Biotech | P04-60500 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | Gibco | 15140122 | |
| פוספט מלח בופר (PBS) | Gibco | 14190169 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.